用塑料杯制欹器

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  欹器,是一种灌溉用的汲水罐器,它是我国古代劳动人民在生产实践中的创造的智慧结晶。欹器有一种奇妙的本领:未装水时略向前倾,待灌入少量水后,罐身就竖起来一些,而一旦灌满水,罐子就会一下子倾覆过来,把水倒净,尔后又自动复原,等待再次灌水。我们完全可以利用很简单的材料自制一个这种奇妙的欹器。
  取一只塑料杯,设法找到空杯子的重心位置,在其水平面上方一点的杯壁上钻2只孔,孔径与自行车幅条的直径等大,并且使两孔的连线稍稍偏离孔所在平面杯壁支线的圆心(尽管你对准圆心钻孔,一般也总会产生1~2毫米的偏差)。再取一段自行车的辐条,紧紧地插入一杯壁的两个小孔中,作为容器的转轴。然后用铁丝做一个支架,把杯子的转轴架在支架顶端的凹槽内,欹器也就制成功了,如图所示。
  
  制好后,请灌水试试。想一想,在灌水的过程中,整个容器系统的重心是怎样变化的?为什么灌一点水以后,容器要竖直一些?灌满水后,为什么容器又会一下子倾覆过来?水倒净后,为什么又会复原?请用我们平日学习过的平衡与不平衡的原理加以解释。
  这种翻斗式的容器有很广泛的用途,例如矿山的矿车,某些厕所里那种定时冲洗的翻斗,以及气象观测雨量计内的计量容器等等,都是根据这种构思设计的。当然,我们还可以在日常生活中设计更多的这种日用小欹器。
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